JP2002090078A - 高温用プレートフィン型熱交換器 - Google Patents
高温用プレートフィン型熱交換器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マイクロガスタービン発電装置における再生
用プレートフィン型熱交換器などに要求される、激しい
熱負荷の変動下における高熱交換効率と高耐久性を実現
でき、再生器の下流側で別途排熱回収のために熱交換器
のシリーズ配置が可能で、量産性に優れた構成からなる
プレートフィン型熱交換器の提供。 【解決手段】 高温側通路内のフィン全体をろう付けせ
ずに、これを低温側通路毎に独立させ、フィンを設けな
い箇所に小スペーサーバーを配置してコア組立用エレメ
ントを作製し、このエレメントをスペーサーバー同士を
シール溶接して積層する構成となし、円筒状の高温流体
用ダクトを熱交換器の容器でかつ外側管とし、これとタ
ービン側の内筒との間に前述構成のコアユニットを放射
状に複数ユニットを配置し、低温流体の導入出ヘッダー
タンクを外周側の円筒ダクト又はタービン側の内筒側に
各々片持ち配置して、激しい熱負荷の変動下で高熱交換
効率と高耐久性を実現でき、極めて熱回収効率のよいシ
ステムを構築できる。
用プレートフィン型熱交換器などに要求される、激しい
熱負荷の変動下における高熱交換効率と高耐久性を実現
でき、再生器の下流側で別途排熱回収のために熱交換器
のシリーズ配置が可能で、量産性に優れた構成からなる
プレートフィン型熱交換器の提供。 【解決手段】 高温側通路内のフィン全体をろう付けせ
ずに、これを低温側通路毎に独立させ、フィンを設けな
い箇所に小スペーサーバーを配置してコア組立用エレメ
ントを作製し、このエレメントをスペーサーバー同士を
シール溶接して積層する構成となし、円筒状の高温流体
用ダクトを熱交換器の容器でかつ外側管とし、これとタ
ービン側の内筒との間に前述構成のコアユニットを放射
状に複数ユニットを配置し、低温流体の導入出ヘッダー
タンクを外周側の円筒ダクト又はタービン側の内筒側に
各々片持ち配置して、激しい熱負荷の変動下で高熱交換
効率と高耐久性を実現でき、極めて熱回収効率のよいシ
ステムを構築できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば燃焼排気
ガスと空気との熱交換を行う高温用プレートフィン型熱
交換器の改良に係り、低温の空気用通路の両チューブプ
レート面にフィンをろう付けしたエレメントをスペーサ
ーバーを介して積層配置した構成となし、円筒状の高温
流体用ダクト自体を熱交換器の容器として利用して熱交
換器コアを放射状に複数配置し、例えばマイクロガスタ
ービン発電装置の再生器のごとき苛酷な使用条件でも優
れた耐久性と高熱交換効率を発揮する高温用プレートフ
ィン型熱交換器に関する。
ガスと空気との熱交換を行う高温用プレートフィン型熱
交換器の改良に係り、低温の空気用通路の両チューブプ
レート面にフィンをろう付けしたエレメントをスペーサ
ーバーを介して積層配置した構成となし、円筒状の高温
流体用ダクト自体を熱交換器の容器として利用して熱交
換器コアを放射状に複数配置し、例えばマイクロガスタ
ービン発電装置の再生器のごとき苛酷な使用条件でも優
れた耐久性と高熱交換効率を発揮する高温用プレートフ
ィン型熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日、非常用自家発電装置あるいは中小
規模の分散電源として、マイクロガスタービン発電装置
が見直されて実用化されている。ガスタービンは他の内
燃機関に比べて単純な構成で量産可能であり、また保守
点検が容易で、低ＮＯｘであることを特徴としている。
規模の分散電源として、マイクロガスタービン発電装置
が見直されて実用化されている。ガスタービンは他の内
燃機関に比べて単純な構成で量産可能であり、また保守
点検が容易で、低ＮＯｘであることを特徴としている。
【０００３】次世代のマイクロガスタービン発電装置
は、トータルの発電効率を向上させるため、一般に一軸
式の再生サイクルガスタービンの構成を採用している。
は、トータルの発電効率を向上させるため、一般に一軸
式の再生サイクルガスタービンの構成を採用している。
【０００４】すなわち、圧縮機、タービン、発電機が一
軸に配置され、燃焼器からの燃焼ガスはタービンを回転
させた後、熱交換器で圧縮機を経た空気と熱交換を行
い、燃焼ガスエネルギーの損失を少しでも小さくして、
従来のディーゼルエンジンによる発電装置と同等以上の
熱変換効率となるよう工夫されている。
軸に配置され、燃焼器からの燃焼ガスはタービンを回転
させた後、熱交換器で圧縮機を経た空気と熱交換を行
い、燃焼ガスエネルギーの損失を少しでも小さくして、
従来のディーゼルエンジンによる発電装置と同等以上の
熱変換効率となるよう工夫されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一軸式の再生サイクル
ガスタービンの構成では、希薄燃焼による低ＮＯｘの実
現と、熱交換器にプレートフィン型を使用して熱交換効
率を９０％程度に高めることが行われている。
ガスタービンの構成では、希薄燃焼による低ＮＯｘの実
現と、熱交換器にプレートフィン型を使用して熱交換効
率を９０％程度に高めることが行われている。
【０００６】一方、マイクロガスタービン発電装置は、
非常用の場合はもちろん分散電源としての用途から、始
動停止の繰り返しが多いばかりか、始動直後の運転立ち
上がりを良好にして直ちに良質な電力を供給することが
求められる。
非常用の場合はもちろん分散電源としての用途から、始
動停止の繰り返しが多いばかりか、始動直後の運転立ち
上がりを良好にして直ちに良質な電力を供給することが
求められる。
【０００７】従って、燃焼ガスと圧縮空気の熱交換に使
用されるプレートフィン型熱交換器には、優れた熱交換
効率を実現し、急激な入熱、特に流体通路内の不均一な
温度分布と、激しい熱負荷の変動に耐えるだけの耐久性
を保有しながら先の熱交換効率を維持することが要求さ
れる。
用されるプレートフィン型熱交換器には、優れた熱交換
効率を実現し、急激な入熱、特に流体通路内の不均一な
温度分布と、激しい熱負荷の変動に耐えるだけの耐久性
を保有しながら先の熱交換効率を維持することが要求さ
れる。
【０００８】この発明は、マイクロガスタービン発電装
置における再生用プレートフィン型熱交換器などに要求
される上記性能、すなわち激しい熱負荷の変動下におけ
る高熱交換効率と高耐久性を実現でき、さらに再生器の
下流側で別途排熱回収が可能となるように熱交換器のシ
リーズ配置が可能で、また量産性に優れた構成からなる
プレートフィン型熱交換器の提供を目的としている。
置における再生用プレートフィン型熱交換器などに要求
される上記性能、すなわち激しい熱負荷の変動下におけ
る高熱交換効率と高耐久性を実現でき、さらに再生器の
下流側で別途排熱回収が可能となるように熱交換器のシ
リーズ配置が可能で、また量産性に優れた構成からなる
プレートフィン型熱交換器の提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】先に発明者らは、プレー
トフィン型熱交換器において、例えば高温の燃焼ガスが
流入した際の流体通路内及び全体の不均一な温度分布に
よる熱応力を緩和できる構成について種々検討した結
果、通常は高温側通路内のフィンを全て低温側通路にろ
う付けするが、図４に示すごとく、高温側通路内のフィ
ン全体をろう付けすることなく、これを低温側通路毎に
独立させることにより、熱応力を緩和して耐久性が著し
く向上する他、部品のエレメント化が可能でかつろう付
け工程が減少して量産性が向上することを知見した。
トフィン型熱交換器において、例えば高温の燃焼ガスが
流入した際の流体通路内及び全体の不均一な温度分布に
よる熱応力を緩和できる構成について種々検討した結
果、通常は高温側通路内のフィンを全て低温側通路にろ
う付けするが、図４に示すごとく、高温側通路内のフィ
ン全体をろう付けすることなく、これを低温側通路毎に
独立させることにより、熱応力を緩和して耐久性が著し
く向上する他、部品のエレメント化が可能でかつろう付
け工程が減少して量産性が向上することを知見した。
【００１０】また発明者らは、製造容易な構成について
種々検討した結果、図２に示すごとく、高温側通路内の
フィンを小さくして低温側通路側に固着し、フィンを設
けない箇所に小さなスペーサーバーを配置してコア組立
用エレメントを作製し、このエレメントをスペーサーバ
ー同士を例えばシール溶接して積層することにより組立
てが極めて容易になることを知見した。
種々検討した結果、図２に示すごとく、高温側通路内の
フィンを小さくして低温側通路側に固着し、フィンを設
けない箇所に小さなスペーサーバーを配置してコア組立
用エレメントを作製し、このエレメントをスペーサーバ
ー同士を例えばシール溶接して積層することにより組立
てが極めて容易になることを知見した。
【００１１】さらに発明者らは、マイクロガスタービン
発電装置におけるタービンを配置した外周側にリング状
に熱交換器を配置し、これをタービンの排ガスをＵター
ンさせて熱交換する再生器として利用する２重管状のシ
ステム構成を想定して、前記のコアユニットの効果的な
配置について種々検討した。
発電装置におけるタービンを配置した外周側にリング状
に熱交換器を配置し、これをタービンの排ガスをＵター
ンさせて熱交換する再生器として利用する２重管状のシ
ステム構成を想定して、前記のコアユニットの効果的な
配置について種々検討した。
【００１２】その結果、発明者らは、円筒状の高温流体
用ダクトを熱交換器の容器でかつ外側管として、これと
タービン側の内筒との間に前述の構成からなるコアユニ
ットを放射状に複数ユニットを配置し、さらに低温流体
の導入出ヘッダータンクを外周側の円筒ダクト又はター
ビン側の内筒側に各々片持ち配置することにより、ガス
タービンのオンオフなどの激しい熱負荷の変動下におけ
る高熱交換効率と高耐久性を実現でき、かつ極めて熱回
収効率のよいシステムを構築できることを知見し、この
発明を完成した。
用ダクトを熱交換器の容器でかつ外側管として、これと
タービン側の内筒との間に前述の構成からなるコアユニ
ットを放射状に複数ユニットを配置し、さらに低温流体
の導入出ヘッダータンクを外周側の円筒ダクト又はター
ビン側の内筒側に各々片持ち配置することにより、ガス
タービンのオンオフなどの激しい熱負荷の変動下におけ
る高熱交換効率と高耐久性を実現でき、かつ極めて熱回
収効率のよいシステムを構築できることを知見し、この
発明を完成した。
【００１３】すなわち、この発明は、低温流体用通路を
形成する一対のチューブプレートの少なくとも一方に高
温流体用通路を形成するフィン、あるいはさらにスペー
サーバーが固着されたコア組立用エレメントを用いて低
温流体用通路毎に独立して低温流体用通路と高温流体用
通路とが積層配置されて形成されたコアユニットを、高
温流体用通路となる円筒体内、あるいは円筒体内に内筒
を配置して該円筒体と内筒との間に放射状に複数配置す
ることを特徴とし、 １）該円筒体側に低温流体の導入出ヘッダーを配置し
て、該ダクトに各コアユニットを片持ち支持させた構
成、 ２）該内筒側に低温流体の導入出ヘッダーを配置して、
該内筒に各コアユニットを片持ち支持させた構成を特徴
とする高温用プレートフィン型熱交換器である。
形成する一対のチューブプレートの少なくとも一方に高
温流体用通路を形成するフィン、あるいはさらにスペー
サーバーが固着されたコア組立用エレメントを用いて低
温流体用通路毎に独立して低温流体用通路と高温流体用
通路とが積層配置されて形成されたコアユニットを、高
温流体用通路となる円筒体内、あるいは円筒体内に内筒
を配置して該円筒体と内筒との間に放射状に複数配置す
ることを特徴とし、 １）該円筒体側に低温流体の導入出ヘッダーを配置し
て、該ダクトに各コアユニットを片持ち支持させた構
成、 ２）該内筒側に低温流体の導入出ヘッダーを配置して、
該内筒に各コアユニットを片持ち支持させた構成を特徴
とする高温用プレートフィン型熱交換器である。
【００１４】また、この発明は、上記構成において、複
数の組立用エレメントをスペーサーバー部でろう付け又
は溶接にて積層固着したユニットを複数、分割可能に組
み込みコアを形成した構成を併せて提案する。
数の組立用エレメントをスペーサーバー部でろう付け又
は溶接にて積層固着したユニットを複数、分割可能に組
み込みコアを形成した構成を併せて提案する。
【００１５】
【発明の実施の形態】この発明による高温用プレートフ
ィン型熱交換器の構成例を図面に基づいて説明する。こ
こでは、大径の円筒体１０内を流れる高温流体Ｈと熱交
換器１内に導入される低温流体Ｌが向流で熱交換する場
合を示す。
ィン型熱交換器の構成例を図面に基づいて説明する。こ
こでは、大径の円筒体１０内を流れる高温流体Ｈと熱交
換器１内に導入される低温流体Ｌが向流で熱交換する場
合を示す。
【００１６】図１Ａ，Ｂに示すように、大径の円筒体１
０の内周面に沿って放射状に８機の熱交換器１を配置し
てある。各熱交換器１は、これを円筒体１０に片持ち支
持させるべく、低温流体Ｌのヘッダータンク１１を同部
に設ける構成からなる。
０の内周面に沿って放射状に８機の熱交換器１を配置し
てある。各熱交換器１は、これを円筒体１０に片持ち支
持させるべく、低温流体Ｌのヘッダータンク１１を同部
に設ける構成からなる。
【００１７】円筒体１０の内周面に沿って放射状に配置
された熱交換器１は、その支持されない端面側では相互
に接触することのないように、円筒体１０の半径方向の
長さを交互に長短配置することも可能であるが、ここで
は全て同一の所要長さに選択されて、円筒体１０の中心
部に空間部１２が設けられている。
された熱交換器１は、その支持されない端面側では相互
に接触することのないように、円筒体１０の半径方向の
長さを交互に長短配置することも可能であるが、ここで
は全て同一の所要長さに選択されて、円筒体１０の中心
部に空間部１２が設けられている。
【００１８】この空間部１２には、他の機器や他の流体
通路が配されたりするもので、例えば、マイクロガスタ
ービン発電装置の構成例では、内筒１３が配置されて内
部にガスタービン等が配置される。かかる構成例では、
高温流体Ｈが排ガスで低温流体Ｌが空気となる。
通路が配されたりするもので、例えば、マイクロガスタ
ービン発電装置の構成例では、内筒１３が配置されて内
部にガスタービン等が配置される。かかる構成例では、
高温流体Ｈが排ガスで低温流体Ｌが空気となる。
【００１９】また、図１Ｃ，Ｄに示すように、大径の円
筒体２０の内周面に沿って放射状に８機の熱交換器１を
配置する際に、円筒体２０内に内筒体２１を同軸配置し
て同部に低温流体Ｌのヘッダータンク２２を設けて、内
筒体２１の外周面に各熱交換器１を片持ち支持させた構
成とすることが可能である。ここで、マイクロガスター
ビン発電装置の構成例では、内筒体２１の内部空間２３
にはガスタービン等が配置され、円筒体２０と内筒体２
１との間のダクト内に高温流体Ｈとして排ガスが流れる
ことになる。
筒体２０の内周面に沿って放射状に８機の熱交換器１を
配置する際に、円筒体２０内に内筒体２１を同軸配置し
て同部に低温流体Ｌのヘッダータンク２２を設けて、内
筒体２１の外周面に各熱交換器１を片持ち支持させた構
成とすることが可能である。ここで、マイクロガスター
ビン発電装置の構成例では、内筒体２１の内部空間２３
にはガスタービン等が配置され、円筒体２０と内筒体２
１との間のダクト内に高温流体Ｈとして排ガスが流れる
ことになる。
【００２０】熱交換器１のコア２は、容器３内に高温流
体通路４と低温流体通路５が交互に積層配置された構成
からなる。なお、円筒体１０，２０の内に配置する熱交
換器１は、上記構成だけでなく、コア２ユニットをその
まま配置することも可能である。
体通路４と低温流体通路５が交互に積層配置された構成
からなる。なお、円筒体１０，２０の内に配置する熱交
換器１は、上記構成だけでなく、コア２ユニットをその
まま配置することも可能である。
【００２１】コア２における低温流体通路５は、図２Ａ
及び図３に示すごとく、２枚のチューブプレート５ａ，
５ａ間にコルゲーションフィン５ｇを挟み、外周部をス
ペーサーバー５ｃで閉塞するようにこれらの部材をろう
付け一体化する通路構成である。また、一方端面側のス
ペーサーバー５ｄを短くして流体入口６と出口７を形成
し、流体のディストリビュータ部５ｅ，５ｆに三角形の
フィンを配置して分配通路を形成してある。
及び図３に示すごとく、２枚のチューブプレート５ａ，
５ａ間にコルゲーションフィン５ｇを挟み、外周部をス
ペーサーバー５ｃで閉塞するようにこれらの部材をろう
付け一体化する通路構成である。また、一方端面側のス
ペーサーバー５ｄを短くして流体入口６と出口７を形成
し、流体のディストリビュータ部５ｅ，５ｆに三角形の
フィンを配置して分配通路を形成してある。
【００２２】さらに、低温流体通路５の２枚のチューブ
プレート５ａ，５ａの外面には、それぞれコルゲーショ
ンフィン４ａ，４ａがろう付けしてある。ここでは、低
温流体通路５内のディストリビュータ部５ｅ，５ｆを除
く、フィン主要部５ｇとの対向位置にコルゲーションフ
ィン４ａ，４ａを配置し、主にディストリビュータ部５
ｅ，５ｆとの相対位置の端部となる４か所に短いスペー
サーバー４ｂをそれぞれ固着してある。
プレート５ａ，５ａの外面には、それぞれコルゲーショ
ンフィン４ａ，４ａがろう付けしてある。ここでは、低
温流体通路５内のディストリビュータ部５ｅ，５ｆを除
く、フィン主要部５ｇとの対向位置にコルゲーションフ
ィン４ａ，４ａを配置し、主にディストリビュータ部５
ｅ，５ｆとの相対位置の端部となる４か所に短いスペー
サーバー４ｂをそれぞれ固着してある。
【００２３】上述の構成からなる低温流体通路５を主体
とするコア組立用のエレメントを用い、前段熱交換器１
ａのコア２を内蔵する容器３内に前記低温流体通路５
が、上下で当接するスペーサーバー４ｂにより所定間隔
で積層配置することができ、この上下に位置する低温流
体通路５，５に設けられて対向するコルゲーションフィ
ン４ａ，４ａにて高温流体通路４を形成している。ここ
では、図の右側面のスペーサーバー４ｂ同士をシール溶
接してあり、図の左側のスペーサーバー４ｂは固着して
いない。
とするコア組立用のエレメントを用い、前段熱交換器１
ａのコア２を内蔵する容器３内に前記低温流体通路５
が、上下で当接するスペーサーバー４ｂにより所定間隔
で積層配置することができ、この上下に位置する低温流
体通路５，５に設けられて対向するコルゲーションフィ
ン４ａ，４ａにて高温流体通路４を形成している。ここ
では、図の右側面のスペーサーバー４ｂ同士をシール溶
接してあり、図の左側のスペーサーバー４ｂは固着して
いない。
【００２４】また、低温流体通路５の流体入口６と出口
７側を箱型の容器３の図の右側面にのみ固着して片持ち
支持させてあり、図の左側のスペーサーバー４ｂ側は固
着することなく、さらに容器３内に前記低温流体通路５
をコルゲーションフィン４ａ，４ａ同士が当接しない間
隔で配列してある。なお、前記の容器３の流体入口６と
出口７には図示しないヘッダータンクが固着配置され
る。
７側を箱型の容器３の図の右側面にのみ固着して片持ち
支持させてあり、図の左側のスペーサーバー４ｂ側は固
着することなく、さらに容器３内に前記低温流体通路５
をコルゲーションフィン４ａ，４ａ同士が当接しない間
隔で配列してある。なお、前記の容器３の流体入口６と
出口７には図示しないヘッダータンクが固着配置され
る。
【００２５】以上の構成からなる熱交換器１において、
例えば、高温流体Ｈが急激に流入して来た場合、容器３
の高温流体通路４入口側が急激に加熱される。ここで高
温流体通路４は、低温流体通路５の外面の中央部に設け
たコルゲーションフィン４ａ，４ａで構成され、これら
は高温流体通路４内で拘束されておらず、急激に加熱さ
れても熱応力を蓄積することなく、低温流体通路５内に
高温流体Ｈの熱を効率よく伝導できる。
例えば、高温流体Ｈが急激に流入して来た場合、容器３
の高温流体通路４入口側が急激に加熱される。ここで高
温流体通路４は、低温流体通路５の外面の中央部に設け
たコルゲーションフィン４ａ，４ａで構成され、これら
は高温流体通路４内で拘束されておらず、急激に加熱さ
れても熱応力を蓄積することなく、低温流体通路５内に
高温流体Ｈの熱を効率よく伝導できる。
【００２６】また、低温流体通路５内では、ディストリ
ビュータ部５ｅから流入する低温流体Ｌが偏流すること
なく高温流体Ｈと向流で熱交換し、ディストリビュータ
部５ｆを経て流体出口７より高温に加熱されて流出する
ことができる。
ビュータ部５ｅから流入する低温流体Ｌが偏流すること
なく高温流体Ｈと向流で熱交換し、ディストリビュータ
部５ｆを経て流体出口７より高温に加熱されて流出する
ことができる。
【００２７】この際、前記のごとく高温流体通路４のコ
ルゲーションフィン４ａ，４ａはディストリビュータ部
５ｅ，５ｆの相対位置にはなく、高温に晒されても熱応
力を低温流体通路５に蓄積することなく、また低温流体
通路５自体の急激な加熱も片持ち支持された構造のため
熱応力を蓄積することがない。
ルゲーションフィン４ａ，４ａはディストリビュータ部
５ｅ，５ｆの相対位置にはなく、高温に晒されても熱応
力を低温流体通路５に蓄積することなく、また低温流体
通路５自体の急激な加熱も片持ち支持された構造のため
熱応力を蓄積することがない。
【００２８】
【実施例】マイクロガスタービン発電装置の再生器とし
て、図２、図３の構成からなる高温用プレートフィン型
熱交換器を図１Ｃ，Ｄに示すレイアウトを採用した。す
なわち、内筒体２１内の空間２３にガスタービン装置を
配置して、これより排出される排ガスをＵターンさせ
て、円筒体２０と内筒体２１との間に放射状に配置する
プレートフィン型熱交換器１にて空気との熱交換を行わ
せる構成にした。
て、図２、図３の構成からなる高温用プレートフィン型
熱交換器を図１Ｃ，Ｄに示すレイアウトを採用した。す
なわち、内筒体２１内の空間２３にガスタービン装置を
配置して、これより排出される排ガスをＵターンさせ
て、円筒体２０と内筒体２１との間に放射状に配置する
プレートフィン型熱交換器１にて空気との熱交換を行わ
せる構成にした。
【００２９】要するに、環状空間からなる燃焼排ガス用
ダクトにこの熱交換器を片持ち配置するように寸法形状
を設定構成することにより、フランジなどが不要にな
り、かつ燃焼排ガスの圧力損失を最小にすることができ
た。
ダクトにこの熱交換器を片持ち配置するように寸法形状
を設定構成することにより、フランジなどが不要にな
り、かつ燃焼排ガスの圧力損失を最小にすることができ
た。
【００３０】燃焼排ガス温度は、８００℃と９００℃の
２種を設定し、これと圧縮吸気（０．４ＭＰａ）との熱
交換を行ったところ、いずれの場合も再生器において、
９０％の熱交換効率を得ることができた。
２種を設定し、これと圧縮吸気（０．４ＭＰａ）との熱
交換を行ったところ、いずれの場合も再生器において、
９０％の熱交換効率を得ることができた。
【００３１】なお、熱交換器の材料には、排ガス温度が
８００℃の場合は、オーステナイト系ステンレス鋼、９
００℃の場合は、５ｗｔ％Ａｌ含有のステンレス鋼を用
いた。
８００℃の場合は、オーステナイト系ステンレス鋼、９
００℃の場合は、５ｗｔ％Ａｌ含有のステンレス鋼を用
いた。
【００３２】また、室温まで冷却している装置に始動を
行い、所定時間後に所定温度まで冷却し、再度起動する
耐久性の加速試験を行ったところ、燃焼排ガスの圧力損
失、圧縮吸気圧、熱交換効率のいずれも変動することな
く、熱交換器の各部の剥離、クラックも発生しなかっ
た。
行い、所定時間後に所定温度まで冷却し、再度起動する
耐久性の加速試験を行ったところ、燃焼排ガスの圧力損
失、圧縮吸気圧、熱交換効率のいずれも変動することな
く、熱交換器の各部の剥離、クラックも発生しなかっ
た。
【００３３】
【発明の効果】この発明による高温用プレートフィン型
熱交換器は、低温流体用通路毎に独立させた構成を採用
することにより、高温の燃焼ガスが流入した際の流体通
路内及び全体の不均一な温度分布による熱応力を緩和で
き、マイクロガスタービン発電装置における再生用プレ
ートフィン型熱交換器などに要求される、激しい熱負荷
の変動下における高熱交換効率と高耐久性を実現でき、
かつ実施例に示すごとくユニット化でき、ろう付け工程
が削減でき、量産性に優れた構成からなる。
熱交換器は、低温流体用通路毎に独立させた構成を採用
することにより、高温の燃焼ガスが流入した際の流体通
路内及び全体の不均一な温度分布による熱応力を緩和で
き、マイクロガスタービン発電装置における再生用プレ
ートフィン型熱交換器などに要求される、激しい熱負荷
の変動下における高熱交換効率と高耐久性を実現でき、
かつ実施例に示すごとくユニット化でき、ろう付け工程
が削減でき、量産性に優れた構成からなる。
【００３４】さらに、この発明の熱交換器の構成は、低
温流体通路毎に独立させるため、例えば前記構成例で圧
縮空気の他、水を導入すると水蒸気が得られるなど、多
流体型熱交換器とすることが可能である。また、前記構
成例では、低温流体通路毎に独立しており、容器の側面
に片持ち支持させているため、低温流体通路のいずれか
に問題が生じた場合に、容易に閉塞するか、あるいは交
換が可能であり、メンテナンスの上でも有利である。
温流体通路毎に独立させるため、例えば前記構成例で圧
縮空気の他、水を導入すると水蒸気が得られるなど、多
流体型熱交換器とすることが可能である。また、前記構
成例では、低温流体通路毎に独立しており、容器の側面
に片持ち支持させているため、低温流体通路のいずれか
に問題が生じた場合に、容易に閉塞するか、あるいは交
換が可能であり、メンテナンスの上でも有利である。
【００３５】マイクロガスタービン発電装置におけるタ
ービンを配置した外周側にリング状に熱交換器を配置
し、これをタービンの排ガスをＵターンさせて熱交換す
る再生器として利用する構成において、コアユニットを
放射状に複数ユニットを配置し、さらに低温流体の導入
出ヘッダータンクを外周側の円筒ダクト又はタービン側
の内筒側に各々片持ち配置することにより、ガスタービ
ンのオンオフなどの激しい熱負荷の変動下における高熱
交換効率と高耐久性を実現でき、かつ極めて熱回収効率
のよいシステムを構築できる。
ービンを配置した外周側にリング状に熱交換器を配置
し、これをタービンの排ガスをＵターンさせて熱交換す
る再生器として利用する構成において、コアユニットを
放射状に複数ユニットを配置し、さらに低温流体の導入
出ヘッダータンクを外周側の円筒ダクト又はタービン側
の内筒側に各々片持ち配置することにより、ガスタービ
ンのオンオフなどの激しい熱負荷の変動下における高熱
交換効率と高耐久性を実現でき、かつ極めて熱回収効率
のよいシステムを構築できる。
【図１】Ａ、Ｃはこの発明による高温用プレートフィン
型熱交換器の構成例を示す正面説明図であり、Ｂ、Ｄは
それぞれＡ、Ｃにおける要部縦断説明図である。
型熱交換器の構成例を示す正面説明図であり、Ｂ、Ｄは
それぞれＡ、Ｃにおける要部縦断説明図である。
【図２】Ａはこの発明による高温用プレートフィン型熱
交換器のコアの一例を示す斜視説明図であり、Ｂは高温
用プレートフィン型熱交換器の一例を示す斜視説明図で
ある。
交換器のコアの一例を示す斜視説明図であり、Ｂは高温
用プレートフィン型熱交換器の一例を示す斜視説明図で
ある。
【図３】Ａは低温流体通路を主体とする組立用ユニット
の中央部断面説明図、Ｂは組立用ユニットの低温流体通
路内を見た説明図、Ｃは組立用ユニットの上面を示す説
明図である。
の中央部断面説明図、Ｂは組立用ユニットの低温流体通
路内を見た説明図、Ｃは組立用ユニットの上面を示す説
明図である。
【図４】Ａはこの発明による前段高温用プレートフィン
型熱交換器の一例を示す斜視説明図であり、Ｂは低温流
体通路の外観を示す斜視説明図であり、フィンは一部の
み図示している。
型熱交換器の一例を示す斜視説明図であり、Ｂは低温流
体通路の外観を示す斜視説明図であり、フィンは一部の
み図示している。
１ 熱交換器 ２ コア ３ 容器 ４ 高温流体通路 ４ａ，５ｇ コルゲーションフィン ４ｂ，５ｂ，５ｃ，５ｄ スペーサーバー ５ 低温流体通路 ５ａ，５ａ チューブプレート ５ｅ，５ｆ ディストリビュータ部 ６ 流体入口 ７ 出口 Ｈ 高温流体 Ｌ 低温流体 １０，２０ 円筒体 １１，２２ ヘッダータンク １２ 空間部 １３ 内筒 ２１ 内筒体 ２３ 内部空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江田 隆志 兵庫県尼崎市扶桑町１番10号 住友精密工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 3L103 AA01 AA27 AA37 BB17 CC24 CC27 DD54 DD55 DD62
Claims (4)
- 【請求項１】 低温流体用通路を形成する一対のチュー
ブプレートの少なくとも一方に高温流体用通路を形成す
るフィン、あるいはさらにスペーサーバーが固着された
コア組立用エレメントを用いて低温流体用通路毎に独立
して低温流体用通路と高温流体用通路とが積層配置され
て形成されたコアユニットを、高温流体用通路となる円
筒体内に放射状に複数配置するに際し、該円筒体側に低
温流体の導入出ヘッダータンクを配置して該円筒体に各
コアユニットを片持ち支持させた高温用プレートフィン
型熱交換器。 - 【請求項２】 低温流体用通路を形成する一対のチュー
ブプレートの少なくとも一方に高温流体用通路を形成す
るフィン、あるいはさらにスペーサーバーが固着された
コア組立用エレメントを用いて低温流体用通路毎に独立
して低温流体用通路と高温流体用通路とが積層配置され
て形成されたコアユニットを、高温流体用通路となる円
筒体内に内筒を配置して、該ダクト円筒体と内筒との間
に放射状に複数配置するに際し、該円筒体側に低温流体
の導入出ヘッダータンクを配置して該円筒体に各コアユ
ニットを片持ち支持させた高温用プレートフィン型熱交
換器。 - 【請求項３】 低温流体用通路を形成する一対のチュー
ブプレートの少なくとも一方に高温流体用通路を形成す
るフィン、あるいはさらにスペーサーバーが固着された
コア組立用エレメントを用いて低温流体用通路毎に独立
して低温流体用通路と高温流体用通路とが積層配置され
て形成されたコアユニットを、高温流体用通路となる円
筒体内に内筒を配置して、該円筒体と内筒との間に放射
状に複数配置するに際し、該内筒側に低温流体の導入出
ヘッダータンクを配置して該内筒に各コアユニットを片
持ち支持させた高温用プレートフィン型熱交換器。 - 【請求項４】 複数の組立用エレメントをスペーサーバ
ー部でろう付け又は溶接にて積層固着したユニットを複
数、分割可能に組み込みコアを形成した請求項１、請求
項２または請求項３に記載の高温用プレートフィン型熱
交換器。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000282103A JP2002090078A (ja) | 2000-09-18 | 2000-09-18 | 高温用プレートフィン型熱交換器 |
| PCT/JP2000/009209 WO2001048432A1 (fr) | 1999-12-27 | 2000-12-25 | Echangeur thermique haute temperature a ailette plate |
| US10/168,939 US6840313B2 (en) | 1999-12-27 | 2000-12-25 | Plate fin type heat exchanger for high temperature |
| EP00985871A EP1243886A4 (en) | 1999-12-27 | 2000-12-25 | HEAT EXCHANGER HIGH TEMPERATURE WITH FLAT FIN |
| AU22245/01A AU2224501A (en) | 1999-12-27 | 2000-12-25 | Plate fin type heat exchanger for high temperature |
| US10/747,418 US6910528B2 (en) | 1999-12-27 | 2003-12-29 | Plate fin heat exchanger for a high temperature |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000282103A JP2002090078A (ja) | 2000-09-18 | 2000-09-18 | 高温用プレートフィン型熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002090078A true JP2002090078A (ja) | 2002-03-27 |
Family
ID=18766667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000282103A Pending JP2002090078A (ja) | 1999-12-27 | 2000-09-18 | 高温用プレートフィン型熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002090078A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008546985A (ja) * | 2005-06-27 | 2008-12-25 | アレヴァ エヌペ | 高温原子炉のための熱交換器組立体 |
| JP7396945B2 (ja) | 2020-03-26 | 2023-12-12 | 住友精密工業株式会社 | 熱交換器 |
-
2000
- 2000-09-18 JP JP2000282103A patent/JP2002090078A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008546985A (ja) * | 2005-06-27 | 2008-12-25 | アレヴァ エヌペ | 高温原子炉のための熱交換器組立体 |
| JP4714267B2 (ja) * | 2005-06-27 | 2011-06-29 | アレヴァ エヌペ | 高温原子炉のための熱交換器組立体 |
| JP7396945B2 (ja) | 2020-03-26 | 2023-12-12 | 住友精密工業株式会社 | 熱交換器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20051021 |
|
| RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20051021 |